生物工程開題報告的范文

　　篇一：生物工程開題報告

　　木質(zhì)素纖維素糖化發(fā)酵

　　1 課題來源

　　來課題源于指導(dǎo)老師科研項目，為實驗性課題。

　　2 研究目的及意義

　　隨著世界各國經(jīng)濟發(fā)展對能源需求的增加及石油資源的瀕臨枯竭，能源危機日益突顯，許多專家估計,世界上已知的石油儲存量大約30年內(nèi)將被消耗完。

　　[1]。所以世界各國紛紛開始研究可再生資源作為補充替代能源,其中以燃料酒精的生產(chǎn)最為突出。而纖維素是地球上最豐富、最廉價的可再生資源。利用微生物及酶技術(shù)，將其水解轉(zhuǎn)化成燃料乙醇是解決化學(xué)燃料短缺的有效途徑之一[2]。因此研究開發(fā)纖維素的轉(zhuǎn)化技術(shù),將秸稈、蔗渣、廢紙、垃圾纖維等纖維素類物質(zhì)高效地轉(zhuǎn)化為糖,進一步發(fā)酵成酒精,對開發(fā)新能源,保護環(huán)境具有非常重要的現(xiàn)實意義。近年來這一領(lǐng)域的研究日益受到世界上許多國家的重視。

　　3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

　　目前國內(nèi)外利用秸桿物質(zhì)生產(chǎn)酒精的技術(shù)水平還是停留在先用纖維素酶產(chǎn)生菌株（或其產(chǎn)生的纖維素酶）分解秸桿物質(zhì)產(chǎn)生戊糖和己糖，再由乙醇發(fā)酵菌把單糖轉(zhuǎn)化為乙醇。人們多年來一直設(shè)法把一系列編碼纖維素酶和半纖維素酶的基因重組進能利用單糖發(fā)酵生產(chǎn)酒精的工程菌中，使之能直接將秸稈分解成單糖，進而轉(zhuǎn)化成酒精。近年來美國能源部鼓勵采用具有分解纖維素、半纖維素的整套酶類、能發(fā)酵戊糖產(chǎn)生有機酸的某些極端嗜熱細菌，設(shè)法引入乙醇發(fā)酵途徑的基因，同時敲除細菌中的有機酸發(fā)酵途徑，構(gòu)建利用秸桿發(fā)酵乙醇代謝工程菌，這方面的前景非常誘人。與美國等國家相比我國目前以纖維質(zhì)廢物為原料生產(chǎn)酒精仍需進一步的深入研究。

　　湯暉，于淼，湯樹德等研究表明： ① 用不同的化學(xué)方法預(yù)處理秸桿，其纖維素酶解效果順序為：強堿＞石灰＞氨化＞對照；同一方法在高溫下＞常溫下； ②提高酶濃度可加快酶解速率，縮短達到同一糖度時間；在相同底物和酶濃度下，采用較低溫度和延長酶解時間，可獲得較高糖度和提高糖化率；在一定的酶濃度下提高底物濃度，雖然酶解速度減慢，但糖度較高，延長酶解時間可獲得較高糖化率。 ③利用纖維素對纖維素酶的吸附—解吸特性，通過間斷抽吸糖液和等量稀釋并添加底物，所建立的纖維素酶循環(huán)有限連續(xù)糖化工藝是一種耗酶量小而高效糖化綜纖維的簡易可行工藝。

　　易守連通過比較次氯酸鈉法、乙醇法、堿性雙氧水法和氨水法預(yù)處理對木質(zhì)素脫除的效果得知，堿性雙氧水對玉米芯中木質(zhì)素的脫除效率最高;正交試驗獲得堿性雙氧水脫除玉米芯木質(zhì)素的工藝條件，處理時間對玉米芯木質(zhì)素脫除率影響顯著，其主次關(guān)系為:時間>雙氧水濃度>堿濃度;最佳工藝條件為雙氧水濃度

　　1.5%，堿濃度 0.12mol/L，處理時間6h，木質(zhì)素脫除率達78.08%[7]。最終去木質(zhì)素的材料的糖化率得到明顯提高。

　　孫萬里等分別采用稀酸和酸堿順序兩種方法處理稻草秸稈結(jié)果表明,木質(zhì)素與半纖維素對纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖都有較大影響,稀酸處理的秸稈酶解纖維素轉(zhuǎn)化率(43.4 % ,葡萄糖質(zhì)量濃度24.1 g/ L) 是未處理秸稈(16.8 %,葡萄糖質(zhì)量濃度

　　6.2 g/ L) 的2.6 倍,而酸堿順序處理的秸稈(60.6 %,葡萄糖質(zhì)量濃度47.7 g/ L) 則是未處理秸稈的3.6 倍。采用上述兩種方法處理秸稈后,秸稈木質(zhì)素和半纖維素被移去,秸稈結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而秸稈纖維更易受纖維素酶的攻擊,并且秸稈木質(zhì)素和半纖維素質(zhì)量分數(shù)越低,纖維素的酶解得率就越高[8]。

　　張木明等采用酸處理、堿處理和機械粉碎3 種方法對稻草秸稈進行預(yù)處理。探討3 種預(yù)處理方法對稻草秸稈酶解產(chǎn)糖以及纖維素、木質(zhì)素含量的影響。結(jié)果表明, 3 種預(yù)處理都可以較為有效地提高稻草秸稈的酶解產(chǎn)糖率。經(jīng)酸處理、堿處理和機械粉碎處理后, 稻草秸稈的最高酶解產(chǎn)糖率分別為9.25 %, 33.16 %和10.64 %, 分別約為對照的3.4 倍、12.0 倍和4.0 倍。酸處理和堿處理可以去除部分雜質(zhì), 達到純化稻草秸稈的目的, 提高纖維素酶的作用底物——纖維素的比例, 從而提高酶解產(chǎn)糖率; 而機械粉碎則主要是通過提高酶反應(yīng)的接觸面積來達到提高酶解產(chǎn)糖率的作用[9]。

　　董玲玲等研究發(fā)現(xiàn)木質(zhì)纖維素中木質(zhì)素的去除是影響纖維素糖化率的關(guān)鍵因素。當采用濕氧化技術(shù)處理麥稈時，木質(zhì)纖維素的去除率為48.4%，半纖維素的去除率為39.5%時，纖維素的糖化率最大，可達到78.2%[10]。

　　4主要研究內(nèi)容、方法

　　利用木質(zhì)纖維類原料生產(chǎn)乙醇，傳統(tǒng)的方法主要分為兩個階段:第一階段研究將纖維素酶解成糖;第二階段是用酵母菌將糖發(fā)酵生成乙醇。根據(jù)報道，以糖為底物進行乙醇發(fā)酵時的理論轉(zhuǎn)化率為51％。

　　4.1主要內(nèi)容

　�。�1）葡萄糖標準曲線的繪制

　　（2）纖維素酶活的測定：

　�。�3）纖維素水解實驗

　�、俨煌�預(yù)處理過程對糖化效果的影響

　�、诓煌�加料方式對糖化效果的影響

　�。�4）發(fā)酵試驗

　　4.2實驗方法

　�。�1）用DNS法測葡萄糖濃度；

　�。�2）濾紙酶活（FPA）

　�。�4）生物傳感器法測酒精含量

　　5工作的主要階段、進度

　　本實驗可分為兩大階段，第一階段研究將纖維素酶解成糖;第二階段是用釀酒酵母菌將糖發(fā)酵生成乙醇。

　　2011.3.1——2011.3.11 閱讀有關(guān)課題的文獻，完成外文翻譯和開題報告，

　　擬訂實驗方案；

　　2011.3.12——2011.3.25 標準曲線的測定及糖化實驗；

　　2011.3.26——2011.4.7發(fā)酵實驗；

　　2011.4.7——2011.4.12實驗數(shù)據(jù)的分析處理；

　　2011.5.28——2011.6.7論文的定稿及答辯。

　　6最終目標及完成時間

　　本實驗要求以去木質(zhì)素纖維素為原料進行糖化發(fā)酵發(fā)酵實驗，并對其結(jié)果進行評價效果；最終目標是得到高的葡萄糖濃度，提高糖化率。

　　完成時間：20Xx.5.27

　　7現(xiàn)有條件及必須采取的措施

　　現(xiàn)有艾倫實驗室及DK2系列電熱恒溫振蕩水槽，VELP纖維素測定儀，自動雙重純水蒸餾器，袖珍數(shù)顯筆式酸度計KL-009(I)，紫外分光光度計UV-1101，離心機RJ-TGL-16B，SBA-40C型電子生物傳感器及各種實驗藥品。

　　必須采取的措施：分光分光光度計應(yīng)添加比色皿，并注意后期的維護；大的離心機中新買的帶旋塞的離心管，在裝滿和速度過大的時候都會使旋塞脫離打在離心機的蓋上，對儀器又損害。 濾紙酶活力（u/g)葡萄糖含量（mg)酶液定容總體積5.56反應(yīng)液中酶液加入量（ml）樣品重（g）時間（h）（3）糖化率的計算： 糖化率（%）還原糖量0.9100底物重量纖維素百分含量

　　8協(xié)助單位及要解決的主要問題

　　本課題的完成應(yīng)解決木質(zhì)素的去除，糖化率及糖濃度的提高等技術(shù)問題，同時，需要得到……三峽大學(xué)再生能源研究所及田毅紅老師的大力支持和幫助。

　　參考文獻

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